Токовые нагрузки в сетях с постоянным током
Для определения токовых нагрузок в сетях с постоянным током берут во внимание одножильные провода. На какие нагрузки рассчитан провод, питающий лампочку 0,05 квт в фаре автомобиля? Питание бортовой сети осуществляет аккумуляторная батарея
Напряжение постоянного тока – 12 В. Ток, протекающий через провод от аккумулятора к фаре, будет равен:
I = P/U = 50/12 = 4,15 А.
Отсюда определяют сопротивление:
R = U/I = 12/4,15 = 2,9 Ом.
Зная удельное сопротивление меди и, приняв за максимальную длину провода L = 2 м, подставляют всё известное в формулу.
Это значит, что медный проводник должен иметь сечение:
S = (ρ*L)/R = (1,68*10-8*2)/2,9 = 1,9 мм2.
В ПУЭ есть множество таблиц, по которым можно определить токовую нагрузку однофазных и трёхфазных цепей переменного тока. Не обязательно производить математические вычисления. Достаточно оперировать известными параметрами и правильно определить сечение провода или кабеля.
Выбор сечения проводника по мощности и длине
От длины проводника зависит напряжение, которое поступает в конечную точку. Может сложиться ситуация, когда в точке потребления напряжение окажется недостаточным для работы электроприборов.
В бытовых электро-коммуникациях этими потерями пренебрегают и берут кабель на десять-пятнадцать сантиметров длиннее необходимого. Этот излишек расходуется на выполнение коммутации. При подсоединении к распределительному щиту, запас увеличивают, учитывая необходимость подключения защитных автоматов.
Кабель, проложенный закрытым способомИсточник kadetbrand.ru
Прокладывая линии большой протяжённости следует брать во внимание неизбежное падение напряжения. У любого есть собственное сопротивление, на которое влияют три основных фактора:
- Длина, измеряемая в метрах. При увеличении этого показателя увеличиваются потери.
- Поперечное сечение, измеряемое в квадратных миллиметрах. Если этот параметр увеличивается, то снижается падение напряжения.
- Сопротивление материала проводника, значение которого берётся из справочных данных. Они показывают эталонное сопротивление провода сечением один миллиметр и длиной один метр.
Произведение сопротивления и силы тока численно отражает падение напряжения. Эта величина не должна превышать пяти процентов. Если она превышает данный показатель, то необходимо брать проводник с большим сечением.
Еще о том, как рассчитать сечение кабеля в видео:
Расчёт сечения по формулам
Алгоритм выбора следующий:
Рассчитывается площадь проводника по длине и максимальной мощности по формуле:
Источник infopedia.su
Где:
P – мощность;
U – напряжение;
cosф – коэффициент.
Для бытовых электросетей значение коэффициента равно единице. Для промышленных коммуникаций он рассчитывается как отношение активной мощности к полной.
- В таблице ПУЭ находится сечение по току.
- Рассчитывается сопротивление проводки:
Источник textarchive.ru
Где:
ρ – сопротивление;
l – длина;
S – поперечная площадь сечения.
При этом, не стоит забывать, что ток движется в обоих направлениях и по факту сопротивление равно:
Источник textarchive.ru
Падение напряжения соответствует соотношению:
Источник moypatent.ru
В процентном отношении падение напряжения выглядит следующим образом:
Источник tex.stackovernet.com
Если результат превышает пять процентов, то в справочнике ищется ближайшее поперечное сечение с большим значением.
Подобные расчёты редко выполняются родовыми потребителями электроэнергии. Для этого есть профильные специалисты и масса справочного материала. Более того, в интернете размещено множество онлайн-калькуляторов, при помощи которых все вычисления можно произвести за пару кликов.
Наглядно расчет сечения кабеля по формулам в видео:
Обзор частых ошибок проектирования
Недочеты в схеме или планировании работы влекут за собой ошибки монтажа, а это грозит нарушениями в функционировании электросети. Результатом может стать выход из строя дорогого оборудования, а что еще хуже – электротравма одного из жильцов.
Каких ошибок следует избегать:
- использовать некачественную продукцию без маркировки и сертификации;
- производить расчеты «один-в-один» – любые технические изделия и материалы необходимо приобретать с запасом;
- закладывать в проект монтаж обычных розеток для подключения варочных поверхностей, котлов, тепловых пушек;
- в деревянных домах планировать применение закрытой проводки – более сложной и подчиняющейся списку требований ПУЭ;
- проектировать коммутацию в одной распределительной коробке низковольтных и мощных силовых проводов;
- планировать соединение проводов опасными для дальнейшего обслуживания и эксплуатации скрутками; лучший вариант – готовые клеммы;
- составлять цепи из алюминиевых и медных проводов, а также использовать алюминиевую проводку.
Некоторые ошибки касаются неправильных расчетов. Например, штробы под кабель при закрытом способе монтажа должны закладываться на глубину 2-2,5 см, не меньше.
Неправильно располагать распределительные коробки внизу или на уровне человеческого роста. Их место – под потолком, в 20 см от подвесной конструкции или бетонной потолочной плиты
Нельзя подключать заземление розеток с помощью шлейфа, производить заземление на чугунные канализационные или стальные газовые трубы.
Если вы не знаете, как правильно провести электрическую проводку в доме, обратитесь в проектную организацию. Специалисты выедут на место и составят схему разводки, опираясь на конкретные условия монтажа.
Что такое сечение провода и как его определить
Чтобы увидеть сечение провода достаточно его перерезать поперек и посмотреть на срез с торца. Площадь среза и есть сечение провода. Чем оно больше, тем большую силу тока может передать провод.
Как видно из формулы, сечение провода легко вычислить по его диаметру. Достаточно величину диаметра жилы провода умножить саму на себя и на 0,785. Для вычисления сечения многожильного провода нужно вычислить сечение одной жилы и умножить на их количество.
Диаметр проводника можно определить с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм или микрометра с точностью до 0,01 мм. Если нет под рукой приборов, то в таком случае выручит обыкновенная линейка.
Для чего нужен расчет сечения кабеля
К электрическим сетям предъявляются следующие требования:
- безопасность;
- надежность;
- экономичность.
Если выбранная площадь поперечного сечения провода окажется маленькой, то токовые нагрузки на кабели и провода будут большими, что приведет к перегреву. В результате может возникнуть аварийная ситуация, которая нанесет вред всему электрооборудованию и станет опасной для жизни и здоровья людей.
Если же монтировать провода с большой площадью поперечного сечения, то безопасное применение обеспечено. Но с финансовой точки зрения будет перерасход средств. Правильный выбор сечения провода — это залог длительной безопасной эксплуатации и рационального использования финансовых средств.
Правильному подбору проводника посвящёна отдельная глава в ПУЭ: «Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны».
Осуществляется расчет сечения кабеля по мощности и току. Рассмотрим на примерах. Чтобы определить, какое сечение провода нужно для 5 кВт, потребуется использовать таблицы ПУЭ ( «Правила устройства электроустановок«). Данный справочник является регламентирующим документом. В нем указывается, что выбор сечения кабеля производится по 4 критериям:
- Напряжение питания (однофазное или трехфазное).
- Материал проводника.
- Ток нагрузки, измеряемый в амперах (А), или мощность — в киловаттах (кВт).
- Месторасположение кабеля.
В ПУЭ нет значения 5 кВт, поэтому придется выбрать следующую большую величину — 5,5 кВт. Для монтажа в квартире сегодня необходимо использовать провод из меди. В большинстве случаев установка происходит по воздуху, поэтому из справочных таблиц подойдет сечение 2,5 мм². При этом наибольшей допустимой токовой нагрузкой будет 25 А.
В вышеуказанном справочнике регламентируется ещё и ток, на который рассчитан вводный автомат (ВА). Согласно «Правилам устройства электроустановок«, при нагрузке 5,5 кВт ток ВА должен равняться 25 А. В документе указано, что номинальный ток провода, который подходит к дому или квартире, должен быть на ступень больше, чем у ВА. В данном случае после 25 А находится 35 А. Последнюю величину и необходимо брать за расчетную. Току 35 А соответствуют сечение 4 мм² и мощность 7,7 кВт. Итак, выбор сечения медного провода по мощности завершен: 4 мм².
Чтобы узнать, какое сечение провода нужно для 10 кВт, опять воспользуемся справочником. Если рассматривать случай для открытой проводки, то надо определиться с материалом кабеля и с питающим напряжением.
Сечение кабеля
Сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки — то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.
Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются «Правила устройства электроустановок» или кратко — ПУЭ.
Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых «Допустимые токовые нагрузки на кабель.» Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах — то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5 мм², а на освещение — 1,0-1,5мм².
Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.
Многие электрики для «прикидки» нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² — 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².
Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении.
При прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.
Когда нагрузка называется в кВт — то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного — совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) — речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).
Таблица нагрузок по сечению кабеля:
| Сечение кабеля, мм² | Проложенные открыто | Проложенные в трубе | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| медь | алюминий | медь | алюминий | |||||||||
| ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | ток, А | мощность, кВт | |||||
| 220В | 380В | 220В | 380В | 220В | 380В | 220В | 380В | |||||
| 0.5 | 11 | 2.4 | ||||||||||
| 0.75 | 15 | 3.3 | ||||||||||
| 1 | 17 | 3.7 | 6.4 | 14 | 3 | 5.3 | ||||||
| 1.5 | 23 | 5 | 8.7 | 15 | 3.3 | 5.7 | ||||||
| 2.5 | 30 | 6.6 | 11 | 24 | 5.2 | 9.1 | 21 | 4.6 | 7.9 | 16 | 3.5 | 6 |
| 4 | 41 | 9 | 15 | 32 | 7 | 12 | 27 | 5.9 | 10 | 21 | 4.6 | 7.9 |
| 6 | 50 | 11 | 19 | 39 | 8.5 | 14 | 34 | 7.4 | 12 | 26 | 5.7 | 9.8 |
| 10 | 80 | 17 | 30 | 60 | 13 | 22 | 50 | 11 | 19 | 38 | 8.3 | 14 |
| 16 | 100 | 22 | 38 | 75 | 16 | 28 | 80 | 17 | 30 | 55 | 12 | 20 |
| 25 | 140 | 30 | 53 | 105 | 23 | 39 | 100 | 22 | 38 | 65 | 14 | 24 |
| 35 | 170 | 37 | 64 | 130 | 28 | 49 | 135 | 29 | 51 | 75 | 16 | 28 |
Для самостоятельного расчета необходимого сечение кабеля, например, для ввода в дом, можно воспользоваться кабельным калькулятором или выбрать необходимое сечение по таблице.
Настоящая таблица касается кабелей и проводов в резиновой и пластмассовой изоляции. Это такие широко распространенные марки как: ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ. АВВГ и ряд других. На кабели в бумажной изоляции есть своя таблица, на не изолированные провода и шины — своя.
При расчетах сечения кабеля специалист должен также учитывать методы прокладки кабеля: в лотках, пучками и т.п.
- Кроме того, величины из таблиц о допустимых токовых нагрузках должны быть откорректированы следующими снижающими коэффициентами:
- поправочный коэффициент, соответствующий сечению кабеля и расположению его в блоке;
- поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
- поправочный коэффициент для кабелей, прокладываемых в земле;
- поправочный коэффициент на различное число работающих кабелей, проложенных рядом.
Для чего нужен расчет сечения кабеля?
Правильный выбор сечения электрического кабеля позволит смонтировать проводку таким образом, чтобы жители квартиры были в безопасности, как и их имущество. В погоне за экономией многие выбираются для разводки по квартире кабеля меньшей толщины или нужной, только вместо медной сердцевины останавливаются на алюминиевой.
Это приводит к таким последствиям:
- Прохождение токов большой мощности по несоответствующему кабелю приводит к его нагреванию, что разрушает изоляцию или просто перегорает, оставляя слабую цепь без питания.
- В некоторых случаях резкие скачки электричества способны настолько разогреть металл проводов, что возникает возгорание за счет термического воздействия на окружающие воспламеняющиеся объекты, например, обои, вагонку или другие покрытия стены.
- С повышением температуры кабеля в цепи растет сопротивление, что провоцирует изменения вольтамперных характеристик участка электропитания, для многих приборов такое «соседство» чревато поломками.
- Разрушенная изоляция оголяет провод, который для человека может быть опасным при контакте с ним, уберечься достаточно сложно, если место дефекта неизвестно.
- Найти проблемный сегмент проводки, вмурованной в стену, достаточно сложно, что в некоторых случаях требует замены проводки по всей длине от источника к проблемному месту. В конечном итоге выливается в крупную сумму, поскольку необходимо заплатить за работу электрика, купить новый, но уже с нормальными характеристиками, кабель, произвести ремонтные работы по ходу залегания провода.
Очевидно, что экономия на организации электросети в доме – это не лучший вариант сохранения своих средств. Тем более, что помимо финансовых затрат на ремонт проводки и квартиры в местах ее демонтажа, есть риск здоровью и всему имуществу. Пожаро- и электробезопасность является приоритетным правилом.
Чтобы правильно подобрать нужный кабель, необходимо выполнить следующие предварительные расчеты:
- Посчитать, для каждого помещения общее число установленных электроприборов.
- Для каждой точки подключения к электросети рассчитать рабочую суммарную нагрузку.
Выбрав материал проводника (алюминий или медь), необходимо произвести расчет нужного сечения в соответствии с полученной величиной нагрузки на отдельное помещение.
Все зависит от того, как будет организовываться сеть, предусмотрен электрораспределительный считок с разводкой по потребителям, точки планируется соединять параллельно или последовательно.
Как рассчитать сечение кабеля по мощности: формула
Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель. На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.
Первый шаг. Рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов, которые могут быть подключены к сети:
Pсум = (P1 + P2 + .. + Pn) × Kс
- P1, P2 .. – мощность электроприборов, Вт;
- Kс – коэффициент спроса (вероятность одновременной работы всех приборов), по умолчанию равен 1.
Второй шаг. Затем определяется номинальная сила тока в цепи:
I = Pсум / (U × cos ϕ)
- Pсум – суммарная мощность электроприборов;
- U – напряжение в сети;
- cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.
Третий шаг. На последнем этапе используются таблицы, согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок).
Таблица сечения медного кабеля по току по ПУЭ-7
| Сечение проводника, мм2 | Ток, А, для проводов, проложенных | |||||
| открыто | в одной трубе | |||||
| двух одножильных | трех одножильных | четырех одножильных | одного двухжильного | одного трехжильного | ||
| 0.5 | 11 | – | – | – | – | – |
| 0.75 | 15 | – | – | – | – | – |
| 1 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1.2 | 20 | 18 | 16 | 15 | 16 | 14.5 |
| 1.5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2 | 26 | 24 | 22 | 20 | 23 | 19 |
| 2.5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 3 | 34 | 32 | 28 | 26 | 28 | 24 |
| 4 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 5 | 46 | 42 | 39 | 34 | 37 | 31 |
| 6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 8 | 62 | 54 | 51 | 46 | 48 | 43 |
| 10 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
| 25 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
| 35 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
| 50 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
| 70 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
| 95 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
| 120 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
| 150 | 440 | 360 | 330 | – | – | – |
| 185 | 510 | – | – | – | – | – |
| 240 | 605 | – | – | – | – | – |
| 300 | 695 | – | – | – | – | – |
| 400 | 830 | – | – | – | – | – |
Таблица сечения алюминиевого кабеля по току по ПУЭ-7
| Сечение проводника, мм2 | Ток, А, для проводов, проложенных | |||||
| открыто | в одной трубе | |||||
| двух одножильных | трех одножильных | четырех одножильных | одного двухжильного | одного трехжильного | ||
| 2 | 21 | 19 | 18 | 15 | 17 | 14 |
| 2.5 | 24 | 20 | 19 | 19 | 19 | 16 |
| 3 | 27 | 24 | 22 | 21 | 22 | 18 |
| 4 | 32 | 28 | 28 | 23 | 25 | 21 |
| 5 | 36 | 32 | 30 | 27 | 28 | 24 |
| 6 | 39 | 36 | 32 | 30 | 31 | 26 |
| 8 | 46 | 43 | 40 | 37 | 38 | 32 |
| 10 | 60 | 50 | 47 | 39 | 42 | 38 |
| 16 | 75 | 60 | 60 | 55 | 60 | 55 |
| 25 | 105 | 85 | 80 | 70 | 75 | 65 |
| 35 | 130 | 100 | 95 | 85 | 95 | 75 |
| 50 | 165 | 140 | 130 | 120 | 125 | 105 |
| 70 | 210 | 175 | 165 | 140 | 150 | 135 |
| 95 | 255 | 215 | 200 | 175 | 190 | 165 |
| 120 | 295 | 245 | 220 | 200 | 230 | 190 |
| 150 | 340 | 275 | 255 | – | – | – |
| 185 | 390 | – | – | – | – | – |
| 240 | 465 | – | – | – | – | – |
| 300 | 535 | – | – | – | – | – |
| 400 | 645 | – | – | – | – | – |
Как рассчитать сечения кабеля по мощности
При достаточном значении сечения кабеля электрический ток будет проходить до потребителя, не вызывая нагрева. Почему происходит нагрев? Постараемся объяснить максимально доступно. К примеру, в розетку включён чайник потребляемой мощностью 2 киловатта, но идущий к розетке провод может передать для него ток мощностью только 1 киловатт. Пропускная способность кабеля связана с сопротивлением проводника — чем оно больше, тем меньший ток может передаваться по проводу. В результате высокого сопротивления в проводке и происходит нагрев кабеля, постепенно разрушающий изоляцию.
При соответствующем сечении электрический ток доходит до потребителя в полном объёме, и нагревание провода не происходит. Поэтому, проектируя электропроводку, следует учитывать потребляемую мощность каждого электрического прибора. Это значение можно узнать из технического паспорта на электроприбор или из наклеенной на нём этикетки. Суммируя максимальные значения и используя нехитрую формулу:
и получаем значение общей силы тока.
Pn обозначает указанную в паспорте мощность электроприбора, 220 – номинальный вольтаж.
Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:
Полученное значение I измеряется в Амперах, и на основании него и подбирается соответствующее сечение кабеля.
Известно, что пропускная способность медного кабеля составляет 10 А/мм, для алюминиевого кабеля значение пропускной способности составляет 8 А/мм.
Для того чтоб рассчитать сечение кабеля нужно величину тока разделить на 8 или 10, в зависимости от вида кабеля. Полученный результат и будет размером сечения кабеля.
Например рассчитаем величину сечения кабеля для подключения стиральной машины, потребляемая мощность которой составляет 2400 Вт.
I=2400 Вт/220 В=10,91 А, округлив получаем 11 А.
Дальше, чтоб увеличить запас прочности, согласно правилу “пяти ампер” к полученному значению силы тока нужно прибавить еще 5 А:
11 А+5 А=16 А.
Если учитывать, что в квартирах используют трехжильные кабеля и посмотреть по таблице, то к 16 А близкое значение 19 А, поэтому для установки стиральной машины потребуется провод, сечение которого не меньше 2 мм².
Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока
Сечение токо-прово-дящей жилы(мм2) Ток(А), для проводов, проложенных
| Откры- то | в одной трубе | |||||
| двух одно- жильных | трех одно- жильных | четырех одно- жильных | одного двух- жильного | одного трех- жильного | ||
| 0,5 | 11 | – | – | – | – | – |
| 0,75 | 15 | – | – | – | – | – |
| 1 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1,2 | 20 | 18 | 16 | 15 | 16 | 14,5 |
| 1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2 | 26 | 24 | 22 | 20 | 23 | 19 |
| 2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 3 | 34 | 32 | 28 | 26 | 28 | 24 |
| 4 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 5 | 46 | 42 | 39 | 34 | 37 | 31 |
| 6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 8 | 62 | 54 | 51 | 46 | 48 | 43 |
| 10 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
| 25 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
| 35 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
| 50 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
| 70 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
| 95 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
| 120 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
| 150 | 440 | 360 | 330 | – | – | – |
| 185 | 510 | – | – | – | – | – |
| 240 | 605 | – | – | – | – | – |
| 300 | 695 | – | – | – | – | – |
| 400 | 830 | – | – | – | – | – |
Что такое УЗО в электрике: разновидности, принцип работы Подключение двухклавишного выключателя: схемы, советы, инструкция
Выбор сечения кабеля по мощности и току: таблица справочных данных
Этот способ вобрал в себя две вышеприведенные методики расчета. Они просто сведены в общую таблицу.
Ей удобно пользоваться, имея любую информацию: по току нагрузки или потребляемой мощности, что позволяет не заниматься переводом одной величины в другую.
Однако во всех этих таблицах скрыт один параметр, а именно: очень длинная электрическая цепь. Она косвенно влияет на результаты расчета. Но об этом читайте в следующем подразделе.
Почему необходимо учитывать длину протяженной электрической магистрали в частном доме
Во всех приведенных таблицах учитывается итоговое действие электрического тока на нагрев металлической жилы. Его величина практически не меняется внутри пределов квартиры, где от вводного щитка до конечного потребителя расстояние редко превышает 15 метров.
Однако мы знаем, что электрическое сопротивление провода влияет на ток, а оно с увеличением расстояния всегда возрастает прямо пропорционально отношению удельного сопротивления к площади поперечного сечения.
На длинных участках дополнительно возникают потери напряжения, а все это необходимо учитывать в точных расчетах, что и применяется на практике в онлайн калькуляторе, приведенном в следующем разделе.
В качестве пояснения приведу пример такого влияния, применённого при монтаже точных измерительных цепей напряжения ТН на своей подстанции 330 кВ, где потери должны быть минимальными. С ними борются всеми доступными способами.
Эти ТН расположены на ОРУ-330 кВ. Они удалены от релейных панелей на дистанцию порядка 300-400 метров.
Сборка вторичных цепей выполнена в шкафу. Они к нему подаются от выводной коробки, расположенной внизу основания фарфорового изолятора коротким контрольным кабелем с жилами 1,5 мм кв.
Его длину можете оценить визуально по фотографии. Она не превышает несколько метров. Выходные кабели цепей напряжения, проложенные к панелям релейного зала, имеют повышенное сечение жил и превышают 16 мм квадратных.
Это хорошо видно на обратной стороне ввода релейной панели.
Сделано это для того, чтобы минимизировать потери напряжения на такой большой дистанции. Они не должны вносить погрешность большую 0,5%.
По самим же панелям разводка опять выполняется жилами 1,5 квадрата. Короткие расстояния от ТН к его шкафу и в релейном зале не оказывают существенного влияния на потери.
Приведенным примером я постарался показать, как длина протяженной магистрали может повлиять на выбор и расчет кабеля. Все это учтено в онлайн калькуляторе.
Данные о потреблении электроприборов
Для более-менее точных вычислений необходимо знать совокупную нагрузку в сети – мощность и силу тока (или хотя бы паспортную мощность) бытовых электроприборов. Обычно выполняется расчет сечения провода по мощности, сила тока рассчитывается дополнительно при необходимости.
| Группа | Тип оборудования | Примерная мощность, кВт |
| Освещение (лампы) | Накаливания | 0,005…0,1 |
| Люминисцентная | 0,005…0,08 | |
| Галогенная и металлогалогенная | 0,015…0,23 (1 для промышленных) | |
| Газоразрядная | 0,015…0,5 | |
| Светодиодные | 0,002…0,1 | |
| Светодиодные ленты | 0,005…0,1 | |
| Отопление и нагревание воды | Котел электрический | 6…28 |
| Тепловентиляторы, электрические нагревательные панели, инфракрасные обогреватели, масляные батареи, электрокамины и так далее | 0,4…13 | |
| Водонагреватели накопительные (баки) | 1,5…10 | |
| Водонагреватели проточные | 1,2…27 | |
| Бытовая техника | Холодильники | 0,2…1 |
| Стиральные и сушильные машины | 0,4…2,8 (в зависимости от наличия нагрева) | |
| Посудомоечные машины | 0,5…2 | |
| Микроволновые печи | 0,5…1,2 | |
| Хлепопечки, мультиварки | 0,4…1 | |
| Чайники электрические | 0,5…3 | |
| Плиты электрические (варочные поверхности и духовые шкафы) | 2…15 | |
| Утюги | 0,7…3,3 | |
| Фены, плойки, щипцы для завивки | 0,8…2,5 | |
| Телевизоры, компьютеры, проигрыватели и так далее | 0,2…1 | |
| Мелкая техника | 0,1…1 |
Точные данные необходимо уточнять по техническому паспорту прибора, учитывая ПИКОВУЮ мощность.
Чем опасна неправильно смонтированная электропроводка: как проявляются скрытые риски
С начала дачного сезона привел ко мне новый сосед своего знакомого Андрея. У того просьба: помочь решить вопрос с пониженным напряжением на его участке. Особенно его беспокоит низкий уровень в гараже, где он разместил свою мастерскую с электрическими станками.
Поехали смотреть и проверять. Напряжение подается на вводной щит частного дома. Мой карманный мультиметр показал 203 вольта, что в принципе приемлемо для сельской местности.
А вот дальше начались чудеса. На его большой территории размещено несколько хозяйственных построек. Они подключены последовательной цепочкой: одно к другому. Гараж находится в самом конце.
Общая длина магистрали превышает сотню метров. Подключение выполнено тем, что было под рукой: медный провод 1,5 мм кв, а отдельные участки между строениями запитаны даже скрутками из алюминия 2,5 квадрата.
Этот участок обладает повышенным сопротивлением. Оно создает падение напряжения на входе в гараж до 185 вольт. А этого уже недостаточно для нормальной работы электродвигателей различных станков.
У Андрея на участке от дома до мастерской потери составили 18 вольт. Он собирался приобрести стабилизатор напряжения для гаража, а я ему объяснил, что так делать нельзя по следующим причинам:
- стабилизатор поднимет уровень напряжения на своем выходе и мощность потребления станками еще больше возрастет;
- от этого дополнительно увеличится нагрузка на проводку.
В этой ситуации возникнет дополнительная просадка напряжения на входе в стабилизатор, что повлечет:
- его отключение от защит;
- или возникновение аварийной ситуации в проводке из-за ее перегруза и перегрева.
Ненужные потери напряжения можно устранить только правильным подбором сечения кабеля питания с учетом транслируемой мощности и его надежным монтажом.
Пример 2
Три цепи освещения подключены параллельно друг с другом на одну фазу трехфазной линии, сбалансированной по нагрузкам, состоящей из четырехжильного кабеля на 70 мм2 длиной 50 м и проводящего ток 150 А. По каждой линии освещения длиной 20 м проходит ток 20 А.
Межфазные потери при действующей нагрузке составляют: ∆Uфаз= 150∙0, 05∙0,55 = 4,1 В. Теперь следует определить потери между нейтралью и фазой, поскольку освещение подключается на напряжение 220 В: ∆Uф-н = 4,1/√3 = 2,36 В.
На одной подключенной цепи освещения падение напряжения составит: ∆U = 18∙20∙0,02=7,2 В. Общие потери определяются через сумму Uобщ = (2,4+7,2)/230∙100 = 4,2 %. Расчетное значение находится ниже допустимых потерь, которые составляют 6 %.
Что влияет на нагрев проводов
Если во время эксплуатации бытовых приборов нагревается проводка, то следует незамедлительно принять все необходимые меры для устранения этой проблемы. Факторов, влияющих на нагрев проводов, существует немало, но к основным можно отнести следующие:
- Недостаточная площадь сечения кабеля. Выражаясь доступным языком, можно сказать так — чем толще будут у кабеля жилы, тем больший ток он может передавать, не греясь при этом. Величина этого значения указывается в маркировке кабельной продукции. Также можно измерить сечение самостоятельно при помощи штангенциркуля (следует убедиться, что провод не находится под напряжением) или по марке провода.
- Материал, из которого изготовлен провод. Медные жилы лучше передают напряжение до потребителя, и обладают меньшим сопротивлением, по сравнению с алюминиевыми. Естественно, они меньше греются.
- Тип жил. Кабель может быть одножильным (жила состоит из одного толстого стержня) или многожильным (жила состоит из большого числа маленьких проводков). Многожильный кабель более гибкий, но существенно уступает одножильному по допустимой силе передаваемого тока.
- Способ укладки кабеля. Плотно уложенные провода, находящиеся при этом в трубе, греются ощутимо сильнее, нежели открытая проводка.
- Материал и качество изоляции. Недорогие провода, как правило, имеют изоляцию низкого качества, что отрицательно сказывается на их устойчивости к воздействию высоких температур.
Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:
I=(PK)/(Ucos φ)
P – мощность в ваттах
U=220 Вольт
K=0,75 – коэффициент одновременного включения;
cos φ=1 для бытовых электроприборов;
Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:
I=P/(U√3cos φ)
U=380 Вольт
Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.
Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.
Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии
Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе)
Влияние длины проводки на выбор кабеля
Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм кв. это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.
Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.
Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.
Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое
Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам
P=IU
Данные формулы используют в случаях активной нагрузки (потребители в жилых помещениях, лампочки, утюги). Для реактивной нагрузки в основном используется коэффициент от 0,7 до 0,9 (для работы мощных трансформаторов, электродвигателей, обычно в промышленности).
В следующей таблице предложены исходные параметры – потребляемый ток и мощность, а определяемые величины – сечение провода и ток отключения защитного автоматического выключателя.
Исходя из потребляемой мощности и тока – выбор площади поперечного сечения провода и автоматического выключателя.
Зная мощность и ток, в нижеприведенной таблице можно выбрать сечение провода.
Таблица 2.
Макс. мощность, | Макс. ток нагрузки, | Сечение | Ток автомата, |
1 | 4.5 | 1 | 4-6 |
2 | 9.1 | 1.5 | 10 |
3 | 13.6 | 2.5 | 16 |
4 | 18.2 | 2.5 | 20 |
5 | 22.7 | 4 | 25 |
6 | 27.3 | 4 | 32 |
7 | 31.8 | 4 | 32 |
8 | 36.4 | 6 | 40 |
9 | 40.9 | 6 | 50 |
10 | 45.5 | 10 | 50 |
11 | 50.0 | 10 | 50 |
12 | 54.5 | 16 | 63 |
13 | 59.1 | 16 | 63 |
14 | 63.6 | 16 | 80 |
15 | 68.2 | 25 | 80 |
16 | 72.7 | 25 | 80 |
17 | 77.3 | 25 | 80 |
Критические случаи в таблице выделены красным цветом, в этих случаях лучше перестраховаться, не экономя на проводе, выбрав более толстый провод, нежели указано в таблице. А ток автомата наоборот поменьше.
По таблице можно без труда выбрать сечение провода по току, или сечение провода по мощности. Под заданную нагрузку выбрать автоматический выключатель.
В данной таблице все данные приведены для следующего случая.
- Одна фаза, напряжение 220 В
- Температура окружающей среды +300С
- Прокладка в воздухе либо коробе (находится в закрытом пространстве)
- Провод трехжильный, в общей изоляции (провод)
- Используется наиболее распространенная система TN-S с отдельным проводом заземления
- В очень редких случаях потребитель достигает максимальную мощность. В таких случаях, максимальный ток может действовать длительно без отрицательных последствий.
Рекомендовано выбирать большее сечение (следующее из ряда), в случаях, когда температура окружающей среды будет на 200С выше, либо в жгуте будет несколько проводов
Это особо важно в тех случаях, если значение рабочего тока, приближено к максимальному
В сомнительных и спорных моментах, таких как:
большие пусковые токи; возможное в будущем увеличение нагрузки; пожароопасные помещения; большие перепады температур (например, провод находится на солнце), необходимо увеличить толщину проводов. Либо же для достоверной информации, обратиться к формулам и справочникам. Но в основном, табличные справочные данные применимы для практики.
Также толщину провода можно узнать эмпирическим (полученным опытным путем) правилом:
Правило выбора площади сечения провода для максимального тока.
Нужную площадь сечения для медного провода, исходя из максимального тока, можно подобрать применяя правило:
Необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, деленному на 10.
Расчеты по этому правилу без запаса, поэтому полученный результат нужно округлить в большую сторону до ближайшего типоразмера. Например, нужен провод сечением мм, а ток 32 Ампер. Необходимо брать ближайший, конечно, в большую сторону – 4 мм . Видно, что данное правило вполне укладывается в табличные данные.
Следует заметить, что данное правило хорошо работает для токов до 40 Ампер. Если же токи больше (за пределами жилого помещения, такие токи на вводе) – нужно выбирать провод с еще большим запасом, и делить уже не на 10, а на 8 (до 80 А).
Это же правило и для поиска максимального тока через медный провод, если известна его площадь:
Максимальный ток равен площади сечения, умножить на 10.
